三刺激值是引起人体视网膜对某种颜色感觉的三种原色的刺激程度之量的表示。裉据杨－亥姆霍兹的三原色理论，色的感觉是由于三种原色光刺激的综合结果。在红、绿，蓝三原色系统中，红。绿、蓝的刺激量分别以R、G、B表示之。由于从实际光谱中选定的红、绿、蓝三原色光不可能调(匹)配出存在于自然界的所有色彩，所以，CIE于1931年从理论上假设了并不存在于自然界的三种原色，即理论三原色，以X，Y，Z表示，以期从理论上来调(匹)配一切色彩。形成了XYZ测色系统。X原色相当于饱和度比光谱红还要高的红紫，Y原色相当于饱和度比520毫微米的光谱绿还要高的绿，Z原色相当于饱和度比477毫微米的光谱蓝还要高的蓝。这三种理论原色的刺激量以X，Y，Z表示之，即所谓的三刺激值。
简单说：三刺激值可通过下列测定而计算之：
1．物体在可见光谱中正常间隔情况下的反射(或透射)率，并乘以这些量度；
2．理论照度中同样波长的相应能量；
3．同样波长的每一个的三色调(匹)配函数；
4．每三套产物的总和，以这种方法得到的三刺激值叫重量纵(坐)标法。测定三刺激值的方法还有一种叫选择纵(坐)标法，即在特别选择的波长条件下测定反射(或透射)率的方法。
如果被测定的有色物质的每个三刺激值被三个总和除，则每种原色在总刺激部分中所占的比例就极易得到，因为它们的总数为1，0000。两个系数就足可说明色性(Chromaticity)了。(所谓色性，就是指色相和纯度的综合量。一般以色性来叙述颜色时，是不考虑明度的，由色性图上的色性坐标表示之。这样就可将三度立体的空间投影简化成了平面上的点，大大地简化了颜色的计算与叙述)。这种比例数值就叫色性坐标(Chromaticity Coordinates)，或色性系数(Chromaticity Coefficients)，也叫三色系数(Trichromatic Coefficients)。显然，所谓色性系数，就是指某原色的刺激量在三种原色的总刺激量中所占的比例。
色性系数以x，y，z，表示之：
有了色性系数，就可以在色性图中确定它的位置了。
色性图就是在色性坐标系统中表示色性的曲线图象。
CIE色性图是表示CIE(颜色)系统XYZ色性的曲线图象，位于等明度平面上，即它是一张平面图，在这张平面图上，所有的坐标的明度是相等的。由x和y组成坐标系。
马蹄形曲线，即400-520-700为光谱色轨迹。连接光谱色轨迹两顶点的直线，即400-700为紫界，为纯紫色轨迹，系由波长为400毫微米和700毫微米的光谱色以各种比例混合而成。自然界的一切色彩都在这两条轨迹所构成的封闭图形内。封闭图形内的曲线，即24000—4500—1000度，为普朗克轨迹。它是具有不同温度的普朗克辐射体的色性轨迹。图中A，B，C，则为三个光源的坐标。
马蹄形(弧形)曲线是光谱轨迹，从光谱的红端到540nm处（即其色性坐标⊿λ=5nm处）。
光谱的轨迹几乎是条直线。此后光谱轨迹突然转弯，颜色从绿转为蓝—绿，蓝—绿色又从510nm到480nm伸展开来，带有一定的曲率，蓝和紫色波段则压缩在光谱轨迹尾部的较短范围内。光谱轨迹的这种特殊形状是由人眼对三原色刺激的混合比例所决定的。连接400nm和700nm的直线是光谱上所没有的由紫到红的颜色。光谱轨迹曲线以及连接光谱轨迹两端所形成的马蹄形内是包括一切物理上能实现的颜色，而坐标系统的原色点，即三角形的三个角顶〔红原色点(X)：x=1，y=z=0，绿原色点(Y)：y＝l，x=z=0，蓝原色点(Z)：z=1，x=y=0)〕都落在这个区域之外，也就是说，原色点的色性是假想的，在物理上是不可能实现的。同样，凡是落在光谱轨迹和由红端到紫端直线范围以外的颜色也都是不能由真实光线产生的颜色。
y=0的直线与亮度是无关的，光波轨迹的短波一端紧靠这条线，这意味着，虽然短波光刺激能够引起标准观察者的反应(即在普通观察条件下产生蓝紫色感觉)，但380—420nm波长的辐通量在视觉上只有很低的亮度。
据此可以知道，任何一个颜色在色性图中都会占有一个位置。
根据色性图还可以推算出由两种颜色相混合所得到的各种中间色。例如将颜色Q和颜色S相加，则可得到由Q到S直线上的各种过渡颜色。以这一直线上的T点为例，由C通过T抵达572nm光谱轨迹处，则T颜色的主波长就是572nm。由于光谱轨迹的形状是近似直线或呈凸形的，故任何两个波长光相混合所得到的混合色必然在光谱轨迹上，或在光谱轨迹所包围的面积之内，而绝不会在光谱轨迹以外。
CIE色性图上的光谱轨迹还可表现如下的颜色视觉特点：
由光谱轨迹色性坐标表可见，靠近长波末端700—770nm的光谱波段具有一个恒定的色性值，即都是x=0．7347，y=0．2653，z=0，所以在色性图上只由一个点来代表。只要将700—770nm这段光谱轨迹上的任何两个颜色调整到相同的明度，则这两个颜色在人眼看来都是一样的。
光谱轨迹540—700nm这一段在颜色三角形上的坐标是x+y=1，这是一条与马蹄形光谱轨迹上的XY边重合的直线。这意味着在这段光谱范围内的任何光谱色(饱和色)都可通过540nm和700nm两种波长的光线以一定比例相混合而产生。
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